2022年机械原理课程设计方案--健身球自动检验分类机 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 目录第 1 章 设计任务. 1 名师归纳总结 1.1 设计题目. 1 第 1 页,共 18 页1.2 设计要求. 1 第 2 章 机械运动方案的设计及分析决策 . 2 2.1 方案设计及分析. 2 2.2 工作原理. 3 2.3 工作流程. 4 第 3 章 机构尺度综合. 5 3.1 机构尺寸设计. 5 3.2 进料机构设计. 11 设计小结. 14 参考书目. 15- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 章 设计任务1.1 设计题目1）设计健身球自动检验分类机,将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类；检测后送入各自指定位置,整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成；（2）健身球直径范畴为 为三类； 4046mm,要求分类机将健身球按直径的大小分（3）直径范畴在 4042mm的为第一类,直径范畴在 4244mm的为其次类,直径范畴在 4446mm的为第三类；（4）使用寿命 10 年,每年 300 工作日,每日工作 16 个小时；（5）在满意行程的条件下,要求推送机的效率高（推程最大压力角小于35 度）,结构紧凑,震惊噪音小；电动机转速 720r/min,生产率 10 个/ min ；1.2 设计要求1 健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的两种机构；2 设计传动系统并确定其传动比安排；3 绘制健身球检验分类机的机构运动方案简图；4 绘制凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮轮廓线和从动件的初始位置）；要求确定运动规律,挑选基圆半径,校核最大压力角与最小曲率半径,确定凸轮廓线；5 设计运算其中一对齿轮机构；6 编写设计运算说明书；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 2 章 机械运动方案的设计与分析决策2.1 方案设计方案一 : 我们认为此检验分类机的主要用途就是将不同直径大小的健身球分成三 类,同时我们仍得考虑到健身球是石料所做,故我们在检验分类的同时应留意 到防止健身球损坏；我们提出了如下图的装置运动；图 1 运动简图经分析,认为此方案接料装置的速度不易于掌握,故舍弃此方案,查找便 于掌握的检料装置；方案二 : 图 2 运动简图名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 经分析,认为此方案接料装置过于繁琐,故舍弃此方案,查找结构简洁的检料装置；方案三图 3 运动简图该方案的正好补偿了方案一、二的不足,在上滑块将球抵出的同时下滑块上边缘也正好抵达料道2.1 工作原理1 的口缘处,向下运动时对球进行检测分类；健身球检验分类机工作原理：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4 运动方案简图 1,2,3,4直齿轮 5 ,6锥齿轮 7 ,8凸轮 9 弹簧 10 振荡器 11料槽 12 ,13带轮 14 ,15推杆 1 、优点：1 设计结构简洁,能耗低；2 设计制造简洁；3 使用解卡振荡器,很大程度上减小健身球互卡的几率；4 传送带靠摩擦力工作,传动平稳,能缓冲吸震,噪声小；2 、缺点 ：1 由于机械机构简洁,故精确度不高；2 振荡器的时候加剧了健身球之间的相互碰撞,同时使机械运转的噪音加 大；3 、改进 1 可 通 过 精 确 的 调 整 振 荡 器 的 频 率 , 从 而 减 小 噪 音 ；2 使用摩擦系数较小的导轨,提高挑选精度；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2 工作流程将待测健身球放入料槽中通过导管将料槽中的小球在震荡器的作用下引入带凹槽的导轨中电机通过变速器带动凸轮滑块 2 推动健身球健身球在滑块 2 推动的作用下由导轨进入检料装置口健身球由滑块 1 引入检料装置,并跟随滑块 1 缓慢向下移动,进入各自的合适的轨道中不同类型的健身球沿各自的轨道进入不同 不同类型的健身球沿各自的轨道进入不同的收集箱中 的收集箱中名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 3 章 机构尺度综合3.1 机构尺寸设计（1） 电动机：健身球检验分类机原动件采纳转速为720r/min的沟通电动机；（2） 减速器：减速机构电动机图 5 减速机构此分类机采纳如下列图的减速器,由传送带和齿轮系构成的减速装置；其中一对齿轮的传动比是有限的,由于本装置需要较大的传动比,固采纳轮系来实现；（2.1 ）皮带传送：图 6 皮带加速机构名师归纳总结 如下列图为皮带减速机构,带轮1 连接原动件转速为n = 720 r/min第 7 页,共 18 页的沟通电动机,皮带2 连接齿轮系中的齿轮1,皮带 1 的半径为1r ,皮带- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2 的半径为 2r ,依据皮带传动原理有：rn = n 1 皮带 1 与皮带 2 的转速与半径成反比：nr1=r 2 r 1nr2（2.2 ）齿轮系传动：如图 5 所示,带轮 2 与齿轮 1 同轴传动,齿轮1 与齿轮 2 啮合传动,齿轮 2 与齿轮 3 同轴传动,齿轮 3 与齿轮 4 啮合传动,齿轮 4 与直齿锥同 轴连接,依据齿轮系传动原理有：nz 1nr2nz2z 1 3 nz 1z 2nz 3nz2nz4z 3nz 3z 4由上式可得：nz =n0r 1z 1z 3 4 r2z 2z 4（2.3 ） 直齿锥齿轮：名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 645图 7 直尺锥齿轮传动如图 7 所示,直齿轮4 与直齿锥齿轮 5、凸轮 7（见图 4）同轴传动,直齿锥齿轮 5 与直齿锥齿轮6 垂直啮合,直齿锥齿轮6 与凸轮 8 同轴连接（见图 4）,依据齿轮传动原理有：n =n z4 5 n =n z 5 6 由凸轮 8 与直齿锥齿轮同轴传动有：8n = n z 6 7 依据供应的原动件转速为 n 0 720 r / min 的沟通电动机与课程设计要求,在 n 的前提下,设计机器的生产率为 10 个/min, 设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动一圈完成一个健身球的检测,可以得到凸轮 8 的转速为：10 n 8 n 7 10 r / min rad / s30 3同时,齿轮 4 与齿轮 7 是同轴传动,故n z 4n7rad/s3就n 0720r/min72024 rad/s30依据公式 4 可以得出：名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - n z 4r 1z 1z 3n024r 1z 1z 3 rad/sr2z 2z4r 2z2z4因此由上两式可以得出 : r 1 z 1 z 3 1r 2 z 2 z 4 72依据 1 比 72 的比例关系,我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数r 1z 1z 31111r2z2z 483372故我们得出 : r28r 1,z 23z 1,z 43z 3考虑到齿轮大小与传动的合理性,经过比较设计皮带传动结构与齿轮系传动结构的相应参数如表 1、表 2：表 1 皮带轮参数皮带轮半径（ mm）带轮 1 带轮 2 100 800 表 2 各齿轮参数 模数 （ mm）压力角（° ）齿数（个）直径（mm）分锥角 （° ）齿轮 1 5 20 20 100 / 齿轮 2 5 20 60 300 / 齿轮 3 5 20 20 100 / 齿轮 4 5 20 60 300 / 直齿轮 5,6 5 20 40 200 90 （3） 凸轮推杆滑块与料槽、检料装置凸轮推杆滑块名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 8 检料装置运动图如图 8 所示,齿轮 4 与凸轮 7 同轴传动,凸轮7 与杆 1、滑块 1 形成凸轮滑块传动机构；凸轮尺寸的设计基于该机构从动件的运动规律,由于凸轮1 在7 与凸轮 8 的转速相同,设计滑块2 将待测球推入检测装置的同时,滑块h 的高度接入待测球进入相应尺寸料道,建立滑块1 与滑块 2 的同步运动机制,根据检料装置的尺寸设计（见表3）,可建立滑块1 与滑块 2 的运动规律图：滑块 1、2 的运动规律如图 9 所示：h/mm h3h20t1t2t3t4t/s图 9 推杆运动规律图名师归纳总结 基圆半径0r ,角速度 ,从动件的运动规律如图11,设计该凸轮轮廓曲线；第 11 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由齿轮 4 与凸轮 7 同轴传动有： =nz 4=rad /s5 . 25 st46 s303设计该凸轮的基圆半径0r 与1t 到4t ：21 . 5 st 3r0100 mmt 1.075 st就凸轮进程运动图如图10 所示：s/mms3456783s22104590315360图 10 凸轮进程运动图按对心平板直动从动件盘形凸轮作出廓线理论廓线；12345678图 11 凸轮廓线设计图凸轮 7 与杆 1、滑块 1 构成凸轮滑块传动机构,在凸轮 7 的带动下,滑块 1由于杆 1 的约束做图 9 所示的运动,设计滑块 1 为金属滑块,在重力的作用下,保证凸轮回程的同时滑块与杆一同下降,回到起点；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - （4）检料装置与收集箱图 12 检料装置图在检料箱体中,滑块1 的轨道中设有待测球出口料道1、料道 2、料道 3,料道次序为尺寸从小到大往下设置,小球先检测,接着检测中球,大球最终检测,料道尺寸设计稍大于46mm,为了使球能够快速稳固地经过料道尺寸检测,设计轨道与水平夹角为：= 30°依据课题设计要求可设置相应尺寸大小如表 4：表 3 检料装置料道尺寸料道直径（ mm）料道 1 料道 2 料道 3 42 44 47 设置滑块轨道有关尺寸为：h 1125 mmh 264 . 3 mmh 310 mmh 420 mm3.2 进料机构设计：1 进料机构为使送料机构能够顺当而便利的送料,进料口每次只能下一个原料球,并且在进料机构外壁加装了振荡装置,使小球能顺当落下；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 震荡器图 13 进料装置图 14 进料装置 送料凸轮（2 料槽装置图 15 料槽装置简图如图 15 所示为料槽结构,其中槽体的高度h 可依据待测球数量适度调整；其中槽壁的倾斜角度 对槽体和健身球的受力情形有较大的影响；假如 角度过大,就健身球整体向下的压力不足,影响了传递的连续性；假如 角度过小,就球之间相互压力增大,健身球流淌性下降；所以,30° 45° ；证1对于导管直径 d ,为了保证良好的流淌性d 应当大于最大球的直径,并保2 mm的盈余空间；但也不宜过大,过大尺寸的直径d 简洁造成球体之间的相互摩擦力增加,造成导管的堵塞；考虑到待测球在漏口堵塞情形,设置了如图16 的振荡器装置名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 16 振荡器简图为了防止料槽中,健身球堵塞,本装置使用了如图16 所示的振荡器；本振荡器使用电动机2 来带动偏心轮1 转动,由于偏心轮质心偏离转动中心,因此产生振动的成效；把振荡器安装于料槽壁上带动料槽振动,使料槽中健身球的流淌性得到加强,很大程度的减小了健身球被卡住的几率；（4）进料推杆滑块与检料推杆滑块的和谐为了能够保证进料机构在将健身球送出的同时,检料正好接住健身球,我们就将进料推杆滑块与检料推杆滑块的进程和谐统一起来,如下示意图所示：图 17 进料推杆滑块与检料推杆滑块和谐进程示意图名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 如图中所示意,进程1s 与进程2s 要求相等,即：另外,在滑块s 1s 2010mm范畴内的距离差距,因2 的前端,我们认为可以留有在为考虑到健身球的外形以及其重力作用,其能够依据预想的路程进行检料；为了防止因运动而逐步产生更大的误差,我们预先设计两各凸轮滑块的初始位置分别在料道1 下口缘和右平面最左端,即A、B 两处；设计小结机械原理课程设计立刻就要终止了,虽然只有两个星期的时间,但是在这 次课程设计过程中我们学到了不少东西,得到了很好的锤炼；它不仅使我们平 时所学的一些理论学问运用到了实际,培育了我们运用所学的基本理论和方法 去发觉、分析和解决工程实际问题的才能,而且,仍使我们加深了对各类机械 机构的熟悉,学会了利用程序分析设计各类凸轮机构,真正做到了学以致用,并且提高了我们对 CAD 画图, Word 文档排版编辑的才能以及诸多方面的能 力,这次设计是个综合性设计；在这次课程设计的过程中,我们真正体会到了 设计工作的严谨性和自己许多方面学问的不足；刚开头,我们根本无从下手,好在有老师的耐心讲解和指导,我们才结合自己平常的理论基础,一步一步地 完成了这次课程设计；同时,这次设计更好地锤炼了我们在处理问题时的团队 和谐合作才能,培育了我们的团队精神,对详细任务的分工协作精神；总之,在这次课程设计过程中,我们受益匪浅；我们信任通过越来越多的实践体验,我们肯定能更好地把握机械专业各方面的学问；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考书目1 孙桓,陈作模,葛文杰编著,机械原理,北京高等训练出版社,2006.5；2 牛鸣岐,王保民,王振甫编著,机械原理课程设计手册,重庆高校出版社,2001.11；名师归纳总结 3 王三民主编机械原理与设计课程设计北京：机械工业出版社,2004 1989 第 17 页,共 18 页4 邹慧君主编机械原理课程设计手册北京：高等训练出版社,1998 5 陆凤仪主编机械原理课程设计北京：机械工业出版社,2002 6 孟彩芳编著机械原理电算分析与设计天津：天津高校出版社,2000 7 汪凯,涂国芳编机械原理运算机帮助设计广州：华南理工高校出版社,8 王知行,李瑰贤编著机械原理电算程序设计哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社,1992 9 郑建荣编著虚拟样机技术入门与提高北京：机械工业出版社,2001 10 孙桓 , 陈作模,机械原理,7 版. 北京：高等训练出版社,2006. 11 穆塔里夫,机械原理课程设计指导书. 新疆高校 . 12 葛文杰,机械原理作业集. 北京：高等训练出版社- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 18 页